TW201634970A - 投影鏡頭 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種投影鏡頭，沿其光軸方向從物端到成像面依序包括：一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組、一個具有正光焦度的第三透鏡組、及一菱鏡；所述第一透鏡組至少包括三個透鏡且其中至少兩個透鏡的像側表面為非球面；所述第二透鏡組沿其光軸方向從物端到成像面包括至少一透鏡和一光圈；所述第三透鏡組至少包括五個透鏡且其中至少一個透鏡為膠合透鏡；所述投影鏡頭滿足以下條件式：18<TT/f<22及0.9<BFL/f，其中，TT為投影鏡頭總長，f為投影鏡頭的焦距，BFL為投影鏡頭後焦距，即從所述第三透鏡組的最後一個透鏡至成像面的距離。

Description

投影鏡頭

本發明涉及一種光學鏡頭領域，尤其涉及一種投影鏡頭。

投影鏡頭的焦距是影響投影鏡頭性能的重要參數。如果焦距不夠短的話，在有限的尺寸裡就無法投射出具有足夠大尺寸的投影畫面。如何保證投影畫面具有高解析度也是本領域技術人員咎待解決的課題。

有鑑於此，有必要提供一種投影鏡頭，同時滿足高解析度、短焦距等條件。

一種投影鏡頭，沿其光軸方向從物端到成像面依序包括：一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組、一個具有正光焦度的第三透鏡組、及一菱鏡；所述第一透鏡組至少包括三個透鏡且其中至少兩個透鏡的像側表面為非球面；所述第二透鏡組沿其光軸方向從物端到成像面包括至少一透鏡和一光圈；所述第三透鏡組至少包括五個透鏡且其中至少一個透鏡為膠合透鏡；所述投影鏡頭滿足以下條件式：18<TT/f<22及0.9<BFL/f，其中，TT為投影鏡頭總長，f為投影鏡頭的焦距，BFL為投影鏡頭後焦距，即從所述第三透鏡組的最後一個透鏡至成像面的距離。

滿足上述條件的投影鏡頭，同時具有高解析度、短焦距等特點。

圖1系本發明較佳實施方式的投影鏡頭的結構示意圖。

圖2系本發明實施方式的投影鏡頭的場曲圖。

圖3系本發明實施方式的投影鏡頭的畸變圖。

圖4系本發明實施方式的投影鏡頭的球差圖。

下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，為本發明實施方式提供的一種投影鏡頭100，沿其光軸方向從物端到成像面61依序包括：一個具有負光焦度的第一透鏡組10、一個具有正光焦度的第二透鏡組20、一個具有正光焦度的第三透鏡組30、一菱鏡40、及一保護蓋50。投影時，光線依次經過所述第一透鏡組10、所述第二透鏡組20、所述第三透鏡組30、所述菱鏡40及所述保護蓋50，成像于所述成像面61上。

該第一透鏡組10至少包含三個透鏡，且該第一透鏡組10的至少兩個透鏡的像端表面為非球面。在本實施方式中，該第一透鏡組10沿其光軸方向從物端到成像面依序包括第一透鏡11、第二透鏡12及第三透鏡13。該第一透鏡11包括一個第一物端表面S111及一個第一像端表面S112。該第二透鏡12包括一個第二物端表面S121及一個第二像端表面S122。該第三透鏡13包括一個第三物端表面S131及一個第三像端表面S132。其中，第一物端表面S111、第一像端表面S112、第三物端表面S131、第三像端表面S132為非球面。第二物端表面S121、第二像端表面S122為球面。其中，第一物端表面S111、第二物端表面S121為凸面。第一像端表面S112、第二像端表面S122、第三物端表面S131、第三物端表面S132為凹面。

該第二透鏡組20沿其光軸方向從物端到成像面依序包含至少一透鏡和一光圈。在本實施方式中，該第二透鏡組20沿其光軸方向從物端到成像面依序包括第四透鏡21、第五透鏡22及光圈23。該第四透鏡21包括一個第四物端表面S211及一個第四像端表面S212。該第五透鏡22包括一個第五物端表面S221及一個第五像端表面S222。其中，第四物端表面S211、第四像端表面S212、第五物端表面S221、第五像端表面S222均為球面。其中，第四物端表面S211、第四像端表面S212、第五物端表面S221、第五像端表面S222均為凸面。

該第三透鏡組30至少包含五個透鏡且其中至少一個透鏡為膠合透鏡。在本實施方式中，該第三透鏡組30沿其光軸方向從物端到成像面依序包括第六透鏡31、第七透鏡32、第八透鏡33、第九透鏡34及第十透鏡35。該第六透鏡31包括一個第六物端表面S311及一個第六像端表面S312。該第七透鏡32包括一個第七物端表面S321及一個第七像端表面S322。該第八透鏡33為膠合透鏡，包括一個第八物端表面S331、一個膠合面S332及一個第八像端表面S333。該第九透鏡34包括一個第九物端表面S341及一個第九像端表面S342。該第十透鏡35包括一個第十物端表面S351及一個第十像端表面S352。其中，第六物端表面S311、第六像端表面S312為非球面。第七物端表面S321、第七像端表面S322、第八物端表面S331、膠合面S332、第八像端表面S333、第九物端表面S341、第九像端表面S342、第十物端表面S351、第十像端表面S352為球面。其中，第六物端表面S311、第七物端表面S321、第八物端表面S331、第十物端表面S351為凹面。第六像端表面S312、第七像端表面S322、第八像端表面S333、第九物端表面S341、第九像端表面S342、第十像端表面S352為凸面。

該菱鏡40的作用是在光機系統中轉折光線。該保護蓋50以玻璃製成，用以保護上述的第一透鏡組10、第二透鏡組20、第三透鏡組30、菱鏡40等元件。

本發明採用遠焦點結構，使得鏡頭可擁有較大視角且較長後焦。除運用負正正之光焦度搭配有效平衡像差外，光圈23置於第二透鏡組20與第三透鏡組30之間，使得整體鏡頭結構相對於光圈23對稱，能有效平衡彗差與畸變像差。此外，第一透鏡組10與第三透鏡組30使用了非球面鏡片，除可有效提升鏡頭解析品質與改善畸變程度外，也可降低成本。

所述投影鏡頭100滿足下列條件式：

(1) 18<TT/f<22

(2) 0.9<BFL/f

其中，TT為鏡頭總長，f為鏡頭的焦距；BFL為鏡頭後焦距，即從第三透鏡組30的最後一個透鏡至成像面61的距離。

條件式(1)限制了所述投影鏡頭100的整體長度，在負正正的光焦度搭配下，保證了鏡頭總長與像差之間的平衡；條件式(2)確保了光機系統有足夠空間可放置於第三透鏡組30與成像面61之間。

進一步，所述投影鏡頭100還滿足以下條件式：

(3) -0.2<f1/f3<-0.5

其中，f1為所述第一透鏡組10之焦距，f3為所述第三透鏡組30之焦距。

條件式(3)可同時確保控制遠心系統與滿足廣視角之要求。

進一步，所述投影鏡頭100還滿足以下條件式：

(4) 0.92<f2/f3<1.25

其中，f2為所述第二透鏡組20之焦距。

條件式(4)確保了所述投影鏡頭保持負正正之光焦度分配，並使得第二透鏡組20與第三透鏡組30所產生之像差能互相平衡。

通過將表1-2 (請參閱下文)的資料代入上述運算式，可獲得本發明第一實施方式的投影鏡頭100中各透鏡表面的形狀。

下列各表中分別列有由物端到像端依序排列的光學表面，其中，R為各透鏡的光學表面的曲率半徑、D為為對應的光學表面到後一個光學表面的軸上距離(兩個光學表面截得光軸的長度)、Nd為對應透鏡組對d光(波長為587納米)的折射率，Vd為d光在對應透鏡的阿貝數(Abbe number)。

本發明一實施方式所提供的投影鏡頭100的各光學元件滿足表1-2的條件。

表1

表2

本實施方式的投影鏡頭100的場曲、畸變、球差分別如圖2到圖4所示。圖2中，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線。可見，本實施方式的投影鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在(-0.03mm, 0.01mm)範圍內。

圖3中，曲線為畸變特性曲線。由圖可知，本實施方式的投影鏡頭100的畸變量被控制在(-1.2%，0.4%)範圍內。

圖4中，所述投影鏡頭100分別為針對F線(波長為486.1納米(nm))，d線(波長為587.6nm)，C線(波長為656.3nm)而觀察到的像差值曲線。總體而言，本實施方式的投影鏡頭100對可見光(波長範圍在400nm-700nm之間)產生的像差值控制在(-0.004mm，0.014mm)範圍內。

本發明的投影鏡頭，通過上述四個公式的限制，使得所述投影鏡頭具有高解析度、短焦距等特點，從而提高所述投影鏡頭的成像品質。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧投影鏡頭

10‧‧‧第一透鏡組

11‧‧‧第一透鏡

12‧‧‧第二透鏡

13‧‧‧第三透鏡

S111‧‧‧第一物端表面

S112‧‧‧第一像端表面

S121‧‧‧第二物端表面

S122‧‧‧第二像端表面

S131‧‧‧第三物端表面

S132‧‧‧第三像端表面

20‧‧‧第二透鏡組

21‧‧‧第四透鏡

22‧‧‧第五透鏡

23‧‧‧光圈

S211‧‧‧第四物端表面

S212‧‧‧第四像端表面

S221‧‧‧第五物端表面

S222‧‧‧第五像端表面

30‧‧‧第三透鏡組

31‧‧‧第六透鏡

32‧‧‧第七透鏡

33‧‧‧第八透鏡

34‧‧‧第九透鏡

35‧‧‧第十透鏡

S311‧‧‧第六物端表面

S312‧‧‧第六像端表面

S321‧‧‧第七物端表面

S322‧‧‧第七像端表面

S331‧‧‧第八物端表面

S332‧‧‧膠合面

S333‧‧‧第八像端表面

S341‧‧‧第九物端表面

S342‧‧‧第九像端表面

S351‧‧‧第十物端表面

S352‧‧‧第十像端表面

40‧‧‧菱鏡

50‧‧‧保護蓋

61‧‧‧成像面

無

100‧‧‧投影鏡頭

10‧‧‧第一透鏡組

11‧‧‧第一透鏡

12‧‧‧第二透鏡

13‧‧‧第三透鏡

S111‧‧‧第一物端表面

S112‧‧‧第一像端表面

S121‧‧‧第二物端表面

S122‧‧‧第二像端表面

S131‧‧‧第三物端表面

S132‧‧‧第三像端表面

20‧‧‧第二透鏡組

21‧‧‧第四透鏡

22‧‧‧第五透鏡

23‧‧‧光圈

S211‧‧‧第四物端表面

S212‧‧‧第四像端表面

S221‧‧‧第五物端表面

S222‧‧‧第五像端表面

30‧‧‧第三透鏡組

31‧‧‧第六透鏡

32‧‧‧第七透鏡

33‧‧‧第八透鏡

34‧‧‧第九透鏡

35‧‧‧第十透鏡

S311‧‧‧第六物端表面

S312‧‧‧第六像端表面

S321‧‧‧第七物端表面

S322‧‧‧第七像端表面

S331‧‧‧第八物端表面

S332‧‧‧膠合面

S333‧‧‧第八像端表面

S341‧‧‧第九物端表面

S342‧‧‧第九像端表面

S351‧‧‧第十物端表面

S352‧‧‧第十像端表面

40‧‧‧菱鏡

50‧‧‧保護蓋

61‧‧‧成像面

Claims (7)

1. 一種投影鏡頭，沿其光軸方向從物端到成像面依序包括：一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組、一個具有正光焦度的第三透鏡組、及一菱鏡；所述第一透鏡組至少包括三個透鏡且其中至少兩個透鏡的像側表面為非球面；所述第二透鏡組沿其光軸方向從物端到成像面包括至少一透鏡和一光圈；所述第三透鏡組至少包括五個透鏡且其中至少一個透鏡為膠合透鏡；所述投影鏡頭滿足以下條件式：18<TT/f<22及0.9<BFL/f，其中，TT為投影鏡頭總長，f為投影鏡頭的焦距，BFL為投影鏡頭後焦距，即從所述第三透鏡組的最後一個透鏡至成像面的距離。
2. 如請求項1所述的投影鏡頭，其中，所述投影鏡頭還需滿足以下條件式：-0.2<f1/f3<-0.5，其中，f1為所述第一透鏡組之焦距，f3為所述第三透鏡組之焦距。
3. 如請求項1所述的投影鏡頭，其中，所述投影鏡頭還需滿足以下條件式：0.92<f2/f3<1.25，其中，f2為所述第二透鏡組之焦距，f3為所述第三透鏡組之焦距。
4. 如請求項1所述的投影鏡頭，其中，所述投影鏡頭還包括一個保護蓋，所述保護蓋位於所述第三透鏡組與所述成像面之間。
5. 如請求項1所述的投影鏡頭，其中，所述第一透鏡組沿其光軸方向從物端到成像面依序包括第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡；所述第一透鏡包括一個第一物端表面及一個第一像端表面；所述第二透鏡包括一個第二物端表面及一個第二像端表面；所述第三透鏡包括一個第三物端表面及一個第三像端表面；其中，所述第一物端表面、第一像端表面、第三物端表面、第三像端表面為非球面；所述第二物端表面、第二像端表面為球面。
6. 如請求項1所述的投影鏡頭，其中，所述第二透鏡組沿其光軸方向從物端到成像面依序包含至少第四透鏡、第五透鏡及所述光圈，所述第四透鏡包括一個第四物端表面及一個第四像端表面，所述第五透鏡包括一個第五物端表面及一個第五像端表面；其中，所述第四物端表面、第四像端表面、第五物端表面、第五像端表面均為球面。
7. 如請求項1所述的投影鏡頭，其中，所述第三透鏡組沿其光軸方向從物端到成像面依序包括第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡及第十透鏡，所述第六透鏡包括一個第六物端表面及一個第六像端表面，所述第七透鏡包括一個第七物端表面及一個第七像端表面，所述第八透鏡為所述膠合透鏡並包括一個第八物端表面、一個膠合面及一個第八像端表面，所述第九透鏡包括一個第九物端表面及一個第九像端表面，所述第十透鏡包括一個第十物端表面及一個第十像端表面；其中，所述第六物端表面、第六像端表面為非球面；所述第七物端表面、第七像端表面、第八物端表面、膠合面、第八像端表面、第九物端表面、第九像端表面、第十物端表面、第十像端表面為球面。